Inżynieria materiałowa w obróbce plastycznej Oryginalny artykuł naukowy Material engineering in metal forming Original Scientific Article
Wpływ temperatury i prędkości odkształcania na naprężenie
uplastyczniające blach ze stopu magnezu AZ31
Effect of temperature and strain rate on flow stress
of AZ31 magnesium alloy sheets
(1) Zbigniew Gronostajski, (2) Jakub Krawczyk*, (3) Paweł Kaczyński, (4) Paweł Kaźmierczak
Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Katedra Obróbki Plastycznej i Metrologii, ul. Łukasiewicza 5, 50-371 Wrocław, Poland Informacje o artykule Zgłoszenie: 22.08.2016 Recenzja: 30.08.2016 Akceptacja: 31.03.2017 Wkład autorów
(1) Autor koncepcji i główny twórca założeń
(2) Tworzenie artykułu, opra-cowanie wyników badań (3) Opracowanie wyników
badań, nadzór nad ich wykonywaniem (4) Przeprowadzenie prób jednosiowego rozciągania Article info Received: 22.08.2016 Reviewed: 30.08.2016 Accepted: 31.03.2017 Authors’ contribution
(1) Author of concept and the main author of assumptions (2) Article preparation and
description of test results (3) Description of test results,
tests’ supervision (4) Uniaxial tensile testing
Streszczenie
Praca dotyczy badań właściwości mechanicznych jednego ze stopów magnezu, który ze względu na jego mały ciężar właściwy jest coraz częściej wykorzystywany w prze-myśle motoryzacyjnym, w celu obniżenia masy elementów konstrukcyjnych pojazdów. Omawiany w pracy materiał to stop magnezu z aluminium, cynkiem i manganem o nazwie handlowej AZ31B. Chociaż stop ten jest bardzo atrakcyjny ze względu na jego małą gęstość (możliwość wykorzystania w konstrukcjach lekkich), to kształto-wanie z niego elementów nadwozi samochodowych jest znacznie utrudnione przez jego niską odkształcalność w temperaturze otoczenia. W celu wytwarzania bardziej skomplikowanych wyrobów ze stopu magnezu AZ31B wymagane jest jego podgrza-nie. Chcąc zastąpić dany element stalowy elementem z tego stopu, należy również pamiętać, że stop AZ31B charakteryzuje się niższym modułem sprężystości podłużnej niż stal (mniejsza sztywność). Praca przedstawia wyniki badań wpływu temperatury oraz prędkości odkształcania na przebieg naprężeń uplastyczniających dla blach z tego stopu. W pracy opisano stanowisko badawcze i metodologię przeprowadzania prób jednoosiowego rozciągania. Badania przeprowadzono przy 2 prędkościach odkształ-cania, w 5 temperaturach 21, 100, 200, 300 oraz 350°C. Wyznaczono parametry wy-trzymałościowe takie, jak: umowna granica plastyczności, moduł Younga, naprężenie maksymalne i wydłużenie w momencie zerwania. Wykazano, że wraz ze wzrostem temperatury poziom naprężeń uplastyczniających maleje, a wydłużenie całkowite przed zerwaniem wyraźnie rośnie; poprawiają się tym samym właściwości plastyczne bada-nego stopu magnezu.
Słowa kluczowe: materiały lekkie, stopy magnezu, próby jednoosiowego rozciągania,
właściwości mechaniczne
Abstract
This paper concerns testing of the mechanical properties of a certain magnesium alloy, which, due to its specific gravity, is being used with increasing frequency in the moto-rization industry to reduce the weight of vehicles’ structural elements. The material discussed in this paper is a magnesium alloy with aluminum, zinc and manganese, sold under trade name AZ31B. Although this alloy is very attractive considering its low density (possibility of using it in light constructions), forming body elements out of it poses significant difficulties due to its low deformability at ambient temperature. In order to manufacture more complicated products from AZ31B magnesium alloy, it must be heated. When replacing a given steel element with an element made of this alloy, one must also remember that AZ31B alloy is characterized by a lower Young’s modulus than steel (lower rigidity). This paper presents the results of tests of the effect of temperature and strain rate on the progression of flow stresses in sheets made from this alloy. The test stand and methodology of conducting uniaxial tensile tests are described. Tests were
lowing strength parameters were determined: offset yield strength, Young’s modulus, maximum stress and elongation upon breaking. It was demonstrated that the level of flow stresses decreases as temperature increases, and total elongation prior to breaking clearly increases, thus improving the plastic properties of the studied magnesium alloy.
Keywords: light materials, magnesium alloys, uniaxial tensile testing, mechanical properties
1. WPROWADZENIE
Magnez i jego stopy cieszą się coraz więk-szym zainteresowaniem przemysłu metalowego. Materiały te łączą gęstość z właściwościami me-chanicznymi i fizycznymi w sposób, który czyni je doskonale przydatnymi do zastosowań w lek-kich konstrukcjach. Mają zatem wysoki poten-cjał innowacyjny [1].
Zainteresowanie stopami magnezu na ele-menty konstrukcyjne dla przemysłu lotniczego sięga lat pięćdziesiątych ubiegłego wieku. Spo-wodowane było to poszukiwaniem materiału, który zmniejszy ciężar samolotu i może zastąpić stosowane stopy aluminium. Dzięki zastosowa-niu magnezu, którego gęstość wynosi 1,74 g/cm3,
otrzymuje się zmniejszenie masy wyrobu o 30%. Ograniczone dotychczas zastosowanie stopów magnezu wynika przede wszystkim z ich po-datności na korozję (główna wada), łatwopal-ności, małej wytrzymałości, wysokiego kosztu ich przetwarzania drogą obróbki plastycznej (ko-nieczność podgrzania przed formowaniem) oraz złej obrabialności mechanicznej [2, 3].
Choć stopy magnezu posiadają wiele wad, to stosowanie ich w różnego rodzaju konstruk-cjach może znacznie obniżyć ich masę, co w nie-których przypadkach jest bardzo pożądane. Obec-nie Obec-niewiele jest publikacji opisujących w spo-sób wyczerpujący właściwości mechaniczne oraz technologiczne blach ze stopu magnezu [1–6], co stanowiło motywację dla autorów obecnej pracy do podjęcia tego tematu.
2. OPIS STANOWISKA BADAWCZEGO W pracy krzywe naprężenie uplastycznia-jące – odkształcenie wyznaczono w próbie jedno-osiowego rozciągania. Znajomość takich prze-biegów dla badanych materiałów ma duże
zna-1. INTRODUCTION
Magnesium and its alloys are enjoying in-creasing interest from the metalworking industry. These materials combine density with mechani-cal and physimechani-cal properties in such a way that makes them ideally suited for applications in light constructions. Therefore, they present a high potential for innovation [1].
The interest in magnesium alloys as struc-tural elements in the aviation industry reaches back to the 1950s. This interest was spurred by the search for a material that would reduce the weight of an airplane and be capable of replac-ing aluminum alloys applied previously. Thanks to the application of magnesium, with a density of 1.74 g/cm3, a product’s weight is reduced by
30%. The limited application of magnesium al-loys, until now, are mostly due to their suscepti-bility to corrosion (main flaw), flammasuscepti-bility, low strength, high costs of processing by way of plas-tic working (must be heated before forming), and poor mechanical workability [2, 3].
Although magnesium alloys have many flaws, their application in various types of construc-tions may result in significant weight reduction, which is very desirable in certain cases. Currently, there are not many publications that exhaus-tively describe the mechanical and technological properties of magnesium alloy sheets [1–6], which motivated the authors of this paper to under-take this subject.
2. DESCRIPTION OF TEST STAND
Flow stress – strain curves were determined by a uniaxial tensile test. Familiarity with such progressions may have large practical signifi-cance when dealing with the studied materials,
niu procesów obróbki plastycznej przy użyciu metod numerycznych.
Do badań przygotowane zostały próbki płaskie o długości części równoległej wynoszą-cej 42 mm (rys. 1). Próbki wycinano elektro-erozyjnie bezpośrednio z arkuszy blach. W celu uzyskania mniejszej chropowatości części po-miarowej zastosowano podwójne wyiskrzanie.
cesses with the application of numerical me-thods.
Flat specimens with a length of the parallel part equal to 42 mm were prepared for tests (Fig. 1). Specimens were cut out by electric dis-charge machining directly from sheets. To ob-tain lower roughness of the measured part, double sparking out was applied.
Rys. 1. Kształt i wymiary próbek użytych w badaniach Fig. 1. Shape and dimensions of specimens used in tests
Próbki wycinane były:
1. wzdłuż kierunku walcowania blach (KW 0°), 2. w poprzek kierunku walcowania blach (KW
90°),
3. pod kątem 45° do kierunku walcowania blach (KW 45°).
Pomiar grubości oraz szerokości każdej próbki wykonywany był w trzech różnych miej-scach za pomocą mikrometru. Do dalszych ob-liczeń przyjmowano wartość średnią uzyska-nych pomiarów.
3. PRZEBIEG EKSPERYMENTU
Próby rozciągania przeprowadzano na dwu-kolumnowej, uniwersalnej maszynie wytrzy-małościowej Zwick/Roell – typ 147800/01, wy-posażonej w głowicę tensometryczną do po-miaru siły o zakresie pomiarowym 0–100 kN. Do rejestracji odkształcenia zastosowano eks-tensometr firmy ZWICK o długości bazy po-miarowej 25 mm. Jest on przeznaczony do re-jestracji odkształcenia próbek w temperaturach do 1200°C. Opisane stanowisko badawcze zos-tało przedstawione poniżej (rys. 2).
Specimens were cut out:
1. along the sheet rolling direction (RD 0°), 2. perpendicularly to the sheet rolling direction
(RD 90°),
3. at a 45° angle to the sheet rolling direction (RD 45°).
The thickness and width of each specimen were measured at three different points by means of a micrometer. The average value from mea-surements was accepted for further calculations.
3. PROGRESSION OF THE EXPERIMENT Tensile tests were conducted on a dual-column, universal Zwick/Roell strength tester – type 147800/01, equipped with a tensometric head for force measurement, with a measuring range of 0–100 kN. An extensometer from the ZWICK company, with a measuring base length of 25 mm was used to record strain (deformation). It is intended for recording specimen deformation at temperatures up to 1200°C. The described test stand is presented below (Fig. 2).
Rys. 2. Stanowisko do prób rozciągania Fig. 2. Tensile test stand
Po uzyskaniu zadanej temperatury próbka była wygrzewana przez 20 min przy utrzymy-waniu nastawionej temperatury w zakresie +/-5°C, próbka obciążana była wstępnym naprę-żeniem wynoszącym 5 MPa. Po nałożeniu eks-tensometru rozciągano próbkę z zadaną pręd-kością. Badania wykonano przy różnej prędkości przesuwu belki wynoszącej 4,2 oraz 0,042 mm/s, co odpowiadało prędkościom początkowym od-kształcania wynoszącym odpowiednio 10-3 oraz
10-1 1/s. Kilka wybranych próbek rozciągnięto
z prędkością 10-4 1/s (0,0042 mm/s). W
przy-padku dużych prędkości maszyna wytrzyma-łościowa była zatrzymywana celem ściągnięcia czujników ekstensometru. W przypadku pręd-kości mniejszych niż 0,1 1/s nie było to koniecz-ne. Rejestracja danych odbywała się z częstotli-wością dostosowaną do czasu trwania pomiaru, podczas którego rejestrowano siłę i przemiesz-czenie w funkcji czasu na PC. Z uwagi na to, że zakres pomiarowy ekstensometru wynosił 10 mm, docelowe wykresy były tworzone ręcznie przez złożenie sygnału z ekstensometru (do 3,6% wydłużenia bazy pomiarowej ekstenso-metru) i sygnału z trawersy (powyżej 3,6% wy-dłużenia bazy pomiarowej ekstensometru).
Wyniki zrywania części próbek zostały po wstępnej kontroli odrzucone. Było to spowo-dowane występowaniem zaburzeń podczas ba-dania materiału, jak np. zbyt długie wygrzewa-nie próbki lub gdy temperatura próbki odbie-gała od zadanej o więcej niż 5°C. Pozostałe wy-niki poddane zostały dalszej obróbce; wielkości przeliczano na naprężenia i odkształcenia względ-ne. Otrzymane przebiegi przekształcano do pos-taci naprężenia rzeczywistego i odkształcenia lo-garytmicznego za pomocą wzorów (1) oraz (2).
After reaching the set temperature, a speci-men was held within +/-5°C of this temperature for 20 min and was loaded with preliminary stress equal to 5 MPa. After the extensometer was applied, the specimen was subjected to ten-sion at the set speed. Tests were performed at different crossbar advance speeds, equal to 4.2 and 0.042 mm/s, which corresponded to the ini-tial strain rates, equal to 10-3 and 10-1 1/s
res-pectively. Several of the selected specimens were subjected to tension at a speed of 10-4 1/s
(0.0042 mm/s). In the case of high speeds, the strength tester was stopped so that the extenso-meter’s sensors could be removed. This was not necessary for speeds of less than 0.1 1/s. Data recording took place at a frequency adjusted to the duration of measurement, during which force and displacement were recorded as a function of time on the PC. Due to the fact that the extenso-meter’s measuring range was 10 mm, the target charts were created manually by superposing the signal from the extensometer (up to 3.6% elongation of its measuring base) and the signal from the crossbar (above 3.6% elongation of the extensometer’s measuring base).
Breaking results for some specimens were rejected after preliminary checks. This was due to the occurrence of disruptions during testing of the material, such as excessive holding of the specimen at the set temperature or deviation of the specimen’s temperature from the set tempe-rature by more than 5°C. Other results were ac-cepted for further processing; quantities were converted to stresses and relative strains. The obtained progressions were converted to the form of actual stress and logarithmic strain by means
σrzecz = σ ∙ (l + ε) (1)
εlog = ln(l + ε) (2)
Większość z badanych materiałów, nieza-leżnie od temperatury i prędkości odkształca-nia, wykazywała brak wyraźnej granicy plas-tyczności. Wyznaczano więc umowną granicę plastyczności. Dla każdej próbki wyznaczano nachylenie krzywej w zakresie od 10 MPa do około 60–70% górnej granicy przedziału, w którym krzywa była liniowa (ocena wizual-na). Wartość 60–70% wybrano, aby zminimali-zować zjawisko zaniżania wartości modułu Younga, w przypadku wybrania zbyt szerokie-go zakresu (zawiera on obszar, w którym naprę-żenia zaczynają przyrastać wolniej). Następnie wyznaczano przecięcie krzywej równoległej prze-chodzącej przez punkt ε=0,002 i krzywej od-kształcania próbki. Tak wyznaczoną wartość przyjmowano za umowną granicę plastyczności. Ten sam algorytm posłużył do ustalenia war-tości modułu sprężyswar-tości podłużnej dla każdej z próbek. Wartości maksymalnego naprężenia umownego oraz wydłużenia, w momencie zer-wania, były odczytywane bezpośrednio z wyk-resu. Następnie obliczano wartość średnią właś-ciwości wszystkich analizowanych próbek.
4. BADANY MATERIAŁ
Stop AZ31B cechuje się podwyższoną wy-trzymałością uzyskiwaną dzięki hartowaniu z częś-ciowym wyżarzaniem. Jest to materiał o zwięk-szonej odkształcalności, odporny na korozję, dob-rze spawalny. Można go kształtować popdob-rzez obróbkę ubytkową. Jest niemagnetyczny o dob-rym przewodnictwie cieplnym i elektrycznym, co pozwala na jego zastosowanie do produkcji oplotów i osłon magnetycznych stosowanych w elektronice. Kształtowanie na gorąco stopu AZ31B pozwala na jego wykorzystanie w prze-myśle samochodowym do wytwarzania wyro-bów o skomplikowanych kształtach. Spełnia on ponadto wymagania opisane w normie ASTM B90. Jego skład chemiczny i właściwości fizycz-ne przedstawiono poniżej (tab. 1, 2).
σrzecz = σ ∙ (l + ε) (1)
εlog = ln(l + ε) (2)
Most of the tested materials exhibited a lack of a clear yield point, regardless of temperature and strain rate. Therefore, an offset yield point was determined. The slope of the stress-strain curve was determined for every specimen within the range from 10 MPa to approx. 60–70% of the upper limit of the interval within which the curve was linear (visual assessment). The value of 60-70% was selected to minimize underesti-mation of Young’s modulus if a range that was too broad was selected (containing an area in which stresses begin to increase more slowly). Next, the intersection of the parallel curve pas-sing through point ε=0.002 and the specimen’s strain curve was determined. The value deter-mined in this way was accepted to be the offset yield point. This same algorithm was used to de-termine the value of Young’s modulus for each specimen. Maximum offset stress and elongation values, upon breaking of the specimen, were read directly from the chart. Next, the average values of analyzed specimens properties were calculated.
4. STUDIED MATERIAL
AZ31B alloy is characterized by elevated strength achieved thanks to quenching with partial annealing. This material has increased deformability, is corrosion-resistant and has good weldability. It can be formed by removal machining. It is non-magnetic, with good ther-mal and electrical conductivity, which enables its applications in manufacturing braided screens and magnetic screens used in electronics. Hot forming of AZ31B alloy allows for its applica-tion in the motorizaapplica-tion industry, for manufac-turing products with complicated shapes. More-over, it meets the requirements described in standard ASTM B90. Its chemical composition and physical properties are presented below (Tab. 1, 2).
Tab. 1. Skład chemiczny stopu AZ31B Tab. 1. Chemical composition of AZ31B alloy
Al [%] Zn [%] Mn [%] Mg [%]
2,5–3,5 0,7–1,3 0,2–1,0 reszta / remainder
Tab. 2. Właściwości fizyczne stopu AZ31B Tab. 2. Physical properties of AZ31B alloy
Właściwość / Property Wartość / Value Jednostka / Unit
Ciężar właściwy / Specific gravity 1,78 [-]
Współczynnik rozszerzalności cieplnej / Thermal expansion coefficient 26,8·10-6 [K-1]
Ciepło właściwe / Specific heat 1040 [Jkg-1K-1]
Przewodność cieplna / Thermal conductivity 76,9 [Wm-1K-1]
Oporność / Resistance 92 [nΩm]
Moduł Younga / Young’s Modulus 45·109 [Pa]
Ułamek Poissona / Poisson’s ratio 0,35 [-]
Temperatura topnienia / Melting point 566–632 [°C]
Właściwości materiałowe deklarowane przez producenta przedstawiono w tab. 3.
Material properties declared by the manu-facturer are presented in Tab. 3.
Tab. 3. Właściwości mechaniczne stopu AZ31B Tab. 3. Mechanical properties of AZ31B alloy
Właściwość / Property Wartość / Value Jednostka / Unit
Re0,2 220 [MPa]
Wytrzymałość na rozciąganie / Tensile strength 290 [MPa]
Wytrzymałość na ścinanie / Shear strength 200 [MPa]
Wydłużenie / Elongation 13 [%]
5. WYNIKI BADAŃ
Wybrane krzywe rozciągania badanych próbek, wyciętych zgodnie z kierunkiem wal-cowania blachy, przedstawione zostały na rys. 3. Widać na nim, że niezależnie od prędkości odkształcania, ze wzrostem temperatury bada-nia maleją poziomy naprężeń uplastyczbada-niających oraz wzrasta wydłużenie całkowite przed zerwa-niem. Można również zauważyć, że blacha nie wykazuje wyraźnej granicy plastyczności.
5. TEST RESULTS
Selected tensile stress-strain curves of the tested specimens, cut out according to the sheet rolling direction, are presented in Fig. 3. It shows that, regardless of strain rate, flow stress levels decrease and total elongation before breaking increases as the test temperature increases. One can also observe that the sheet does not exhibit a clear yield point.
a) b)
Rys. 3. Krzywe rozciągania blachy ze stopu magnezu AZ31B wyznaczone w różnych temperaturach, przy różnych prędkościach odkształcania: a) 0,001 1/s, b) 0,1 1/s
Fig. 3. Tensile stress-strain curves of AZ31B alloy sheet, determined at different temperatures and different strain rates: a) 0.001 1/s, b) 0.1 1/s
Podczas prób jednoosiowego rozciągania wyznaczono właściwości mechaniczne badanej blachy. Średnia umowna granica plastyczności, moduł Younga, naprężenie maksymalne i dłużenie w momencie zerwania dla próbek wy-ciętych zgodnie z kierunkiem walcowania bla-chy przedstawione zostały w tab. 4.
The mechanical properties of the tested sheet were determined during uniaxial tensile tests. The average offset yield point, Young’s modulus, maximum stress and elongation at the instant of breaking are presented in Tab. 4 for specimens cut out according to the sheet rolling direction.
Tab. 4. Właściwości mechaniczne stopu AZ31B – kierunek 0° Tab. 4. Mechanical properties of AZ31B alloy – 0° direction
Temperatura [°C] / Temperature [°C] v [1/s] Re [MPa] E [GPa] Rm [MPa] A [%] 21°C 0,0001 — — — — 0,001 166 44,4 258 22 0,1 175 47,6 256 16 100°C 0,0001 — — — — 0,001 144 44,8 212 36 0,1 160 44,9 232 21 200°C 0,0001 — — — — 0,001 85 25,2 119 54 0,1 105 36,4 156 46 300°C 0,0001 36 14,5 36 — 0,001 52 23,3 54 76 0,1 72 28,5 98 56 350°C 0,0001 23 8,0 23 105 0,001 41 19,1 42 108 0,1 60 26,5 76 71
Odkształcenie względne [%] / True strain [%] Odkształcenie względne [%] / True strain [%]
N ap rę że n ie u m o w n e [M P a] / O ff se t st re ss [ M P a] N ap rę że n ie u m o w n e [M P a] / O ff se t st re ss [ M P a] Temp. – 21°C Temp. – 100°C Temp. – 200°C Temp. – 300°C Temp. – 350°C Temp. – 100°C Temp. – 200°C Temp. – 21°C Temp. – 300°C Temp. – 350°C
a) b)
Rys. 4. Wykresy zależności: a) naprężenia od temperatury, b) wytrzymałości na rozciąganie od prędkości odkształcenia Fig. 4. Charts of dependencies: a) stress as a function of temperature, b) tensile strength as a function of strain rate
Badania wykazały, że wraz ze wzrostem temperatury zmniejsza się granica plastyczności oraz wytrzymałość na rozciąganie (rys. 3a). War-tości Rm oraz Re blachy ze stopu magnezu AZ31B podgrzanej do temperatury 350°C ma-leją 3–4-krotnie, w odniesieniu badań w tem-peraturze otoczenia. Materiał staje się bardziej plastyczny i zmniejszają się siły potrzebne do jego kształtowania, przez co nie ma konieczności stosowania bardzo wytrzymałych materiałów na narzędzia do tłoczenia.
Rys. 3b przedstawia czułość na prędkość odkształcania, w postaci zależności wytrzyma-łości na rozciąganie – Rm od prędkości odkształ-cania. Na wykresie tym można zauważyć, że ze wzrostem temperatury rośnie czułość na pręd-kość deformacji.
6. WNIOSKI
Analiza wykresów rozciągania próbek ze stopów magnezu pozwala wyciągnąć następu-jące wnioski:
− blacha ze stopu magnezu AZ31B nie wyka-zuje wyraźnej granicy plastyczności nieza-leżnie od temperatury i zastosowanej pręd-kości odkształcenia;
− ze wzrostem temperatury rośnie odkształce-nie próbek w chwili zerwania; wydłużeodkształce-nie próbek odkształcanych w temperaturze poko-jowej z prędkością 0,001 1/s wynosiło 0,13–
Tests showed that yield point and tensile strength decrease as temperature increases (Fig. 3a). Rm and Re values of AZ31B magnesium alloy sheet heated to 350°C decrease 3-4-fold compared to tests performed at ambient tempe-rature. The material becomes more plastic and the forces required to form it decrease, thanks to which it is not necessary to apply very strong materials for press forming tools.
Fig. 3b presents the sensitivity to strain rate in the form of the dependency between tensile strength – Rm and strain rate. This chart shows that sensitivity to strain rate increases along with temperature.
6. CONCLUSIONS
The following conclusions can be drawn on the basis of analysis of specimens tensile stress-strain charts:
− AZ31B magnesium alloy sheet does not ex-hibit a clear yield point regardless of tempe-rature and applied strain rate;
− specimens strain at the instant of breaking in-creases as temperature inin-creases; the elonga-tion of specimens deformed at room tempera-ture at a rate of 0.001 1/s amounted to 0.13– Temperatura [°C] / Temperature [°C] N ap rę że n ie [ M P a] / S tr es s [M P a]
Prędkość odkształcenia [1/s] / Strain rate [1/s]
W yt rz ym ał o ść n a ro zc ią g an ie – R m [ M P T en si le s tr en g th – R m [ M P a]
− ze wzrostem temperatury maleje poziom na-prężeń uplastyczniających (podczas odkształ-cania próbek z prędkością 0,001 1/s w tem-peraturze pokojowej naprężenia uplastycznia-jące wynosiły około 260 MPa, a w turze 350°C – 45 MPa; zwiększenie tempera-tury do 350°C spowodowało około 6-krotne obniżenie właściwości wytrzymałościowych); − ze wzrostem temperatury rośnie czułość ma-teriału na prędkość odkształcania, przy pręd-kości odkształcania 0,001 1/s zmiana tempe-ratury z 21°C na 100°C (zmiana o 79°C) spo-wodowała redukcję naprężeń uplastyczniają-cych z wartości 258 MPa do 212 MPa (zmia-na o 18%); zmia(zmia-na temperatury z 300°C (zmia-na 350°C przy tej samej prędkości odkształca-nia (zmiana o 50°C) spowodowała redukcję naprężeń uplastyczniających z wartości 54 MPa do wartości 42 MPa (zmiana o 22 %); − analogiczną sytuację można zaobserwować,
analizując odkształcalność próbek, przy tej prędkości odkształcania: zmiana temperatury z 21°C na 100°C (zmiana o 79°C) spowodo-wała wzrost odkształcenia w chwili zerwania o 14% (z wartości 22% do 36%); zmiana tem-peratury z 300°C na 350°C (zmiana o 50°C) spowodowała wzrost odkształcenia w chwili zerwania o 32% (z wartości 76% do wartości 108%).
PODZIĘKOWANIA
Badania sfinansowano z projektu NCBiR PBS1/A5/29/2013.
LITERATURA
[1] Kawalla R., M. Ullman. 2006. „Produkcja blach magnezowych – stan obecny i perspektywy”. Obróbka Plastyczna Metali 17 (4): 21–26.
[2] Hadasik E., D. Kuc. 2013. „Obróbka plastyczna stopów magnezu”. Obróbka Plastyczna Metali 24 (2): 131–146.
[3] Friedrich H.E., B.L. Mordike. 2006. Magnesium Technology. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 1–28.
[4] Niechajowicz A. 2012. „Modyfikacja właściwości i struktury blach ze stopów magnezu poprzez zmianę drogi i temperatury odkształcania dla udoskonalenia
− the level of flow stresses decreases as tempe-rature increases (during deformation of speci-mens at a rate of 0.001 1/s at room tempera-ture, flow stresses amounted to approx. 260 MPa, and at a temperature of 350°C – 45 MPa. Raising the temperature to 350°C caused an approx. 6-fold reduction of strength properties; − as temperature increases, the material’s
sensi-tivity to strain rate increases, and at a strain rate of 0.001 1/s, a temperature change from 21°C to 100°C (change of 79°C) caused flow stresses to decrease from 258 MPa to 212 MPa (18% change); a temperature change from 300°C to 350°C at the same strain rate (change of 50°C) caused flow stresses to decrease from 54 MPa to 42 MPa (22% change),
− an analogous situation was observed during analysis of specimens deformability at this strain rate: a temperature change from 21°C to 100°C (change of 79°C) caused a 14% increase of strain at the instant of breaking (from 22% to 36%); a temperature change from 300°C to 350°C (change of 50°C) caused a 32% increase of strain at the instant of breaking (from 76% to 108%).
ACKNOWLEDGEMENTS
Tests were financed under project NCBiR PBS1/A5/29/2013.
REFERENCES
[1] Kawalla R., M. Ullman. 2006. “Magnesium sheet production – state and perspectives”. Obróbka Plastyczna Metali 17 (4): 21–26.
[2] Hadasik E., D. Kuc. 2013. “Plastic forming of magnesium alloys”. Obróbka Plastyczna Metali 24 (2): 131–146.
[3] Friedrich H.E., B.L. Mordike. 2006. Magnesium Technology. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 1–28.
[4] Niechajowicz A. 2012. “Modyfikacja właściwości i struktury blach ze stopów magnezu poprzez zmianę drogi i temperatury odkształcania dla udoskonalenia
Masz. Autom. PWroc. nr 3.
[5] Dziubińska A., A. Gontarz, K. Horzelska, P. Pieśko. 2015. „The Microstructure and Mechanical Properties of AZ31 Magnesium Alloy Aircraft Brackets Produced by a New Forging Technology”. Procedia Manufacturing 2: 337–341.
[6] Barati F. 2015. „A numerical approach for determination of flow curve and evaluation of frictional behavior of AZ61 magnesium alloy under elevated temperature forming conditions”. Measurement 74: 1–10.
Masz. Autom. PWroc. nr 3.
[5] Dziubińska A., A. Gontarz, K. Horzelska, P. Pieśko. 2015. “The Microstructure and Mechanical Properties of AZ31 Magnesium Alloy Aircraft Brackets Produced by a New Forging Technology”. Procedia Manufacturing 2: 337–341.
[6] Barati F. 2015. “A numerical approach for determination of flow curve and evaluation of frictional behavior of AZ61 magnesium alloy under elevated temperature forming conditions”. Measurement 74: 1–10.
